Vad är självanreglerade DC-generatorer?

Vad är självuppeldade DC-generatorer?

Självuppeld generator

En modern DC-generator med en uppeleddningsbobin är en självuppeld generator, som startar med den inledande strömmen i uppeleddningsbobinen. När generatorn stängs av genereras en liten magnetisk kraft i roterens järn, vilket inducerar en elektromotorisk kraft i armaturen och därmed genererar en ström i fältvindningen. I början producerar det svaga magnetfältet en liten ström i bobinen, men för att upprätthålla självuppläddning ökar den ytterligare magnetiska flödesträckningen elektromotoriska kraften i roteren, så spänningen ökar konstant tills maskinen är fullt belastad.

Arbetsmekanism

En liten mängd magnetism behålls i roterens järn. Detta restmagnetfält i huvudpolen inducerar en elektromotorisk kraft i statorkoil, vilket genererar en inledande ström i fältvindningen.

Den lilla strömmen som passerar genom bobinen förstärker magnetfältet. Som ett resultat ökar spänningsutgången och fältströmmen. Denna cykel fortsätter tills elektromotoriska kraften i armaturen överstiger spänningsfallet vid båda ändarna av uppeleddningsvindningen. Men efter att ha nått viss nivå blir fältpolen mättad, då uppnås elektrisk jämvikt, elektromotoriska kraften i armaturen ökar inte längre och strömmen ökar inte. Motståndet i uppeleddningsvindningen har en viss fast värde, vid vilken självuppläddning kan realiseras. Detta motståndsvärde kan variera beroende på generatorns elektriska parametrar.

Typ av DC-generator

DC-generatorer delas huvudsakligen in i serievindning, parallellvindning och kombinerad vindning, varje vindning har olika koilarrangemang och spänningsregleringskarakteristika.

Serievindade generatorer

I serievindade generatorer är fält- och armaturvindningen ansluten i serie, vilket tillåter ström att flyta genom både den externa kretsen och vindningarna. Fältkoilen har lågt motstånd och består av några varv av tjock tråd, vilket ökar strömföret när lastmotståndet minskar.

Som ett resultat ökar magnetfältet och utgångsspänningen i kretsen. I sådana typer av generatorer varierar utgångsspänningen direkt med avseende på lastström, vilket inte krävs i de flesta tillämpningar. Av denna anledning används sådana typer av generatorer sällan.

Parallellvindade DC-generatorer

I parallellvindade generatorer är fältvindningen ansluten parallellt till armaturen, vilket bibehåller konstant spänning över kretsen. Fältvindningen har många varv för att uppnå högt motstånd, vilket begränsar strömmen som passerar genom den och leder resten till lasten.

I parallellvindade generatorer, eftersom de är anslutna parallellt, är strömmen i de parallella grenarna oberoende av varandra. Därför är utgångsspänningen nästan konstant och om den varierar varierar den invers proportionellt med avseende på lastström. Detta beror på spänningsfallet eftersom armaturmotståndet ökar. 

Kombinerad vindgenerator

Kombinerad generator är en avancerad version av serievindgenerator och parallellvindgenerator. Arbetssättet hos generatorn är en kombination av båda typerna så att den övervinner nackdelarna med båda. Den har båda typerna av vindning; seriefält och parallellfältvindning. Baserat på deras anslutning finns det två typer av kombinerade generatorer - kort parallell kombinerad generator och lång parallell kombinerad generator.

 Lång parallell kombinerad generator

Här är parallellfältvindningen ansluten parallellt till armaturen enligt figur. Serievindningen är sedan ansluten i serie.

 Kort parallell kombinerad generator

Här är parallellfältvindningen ansluten parallellt till armaturen enligt figur. Serievindningen är sedan ansluten i serie.

Fördelar med kombinerad DC-generator

I kombinerad generator minskar armaturspänningen automatiskt när lastströmmen ökar, på grund av vilket magnetfältet som produceras av parallellvindningen minskar. Men samma ökning av lastströmmen som passerar genom serievindningen orsakar en ökning av magnetfältet. Så minskningen av magnetfältet i parallellfältet kompenseras av ökningen av magnetfältet i seriefältet. På detta sätt hålls utgångsspänningen konstant enligt figur.

 Kommutativ och differentiell kombinerad DC-generator

Eftersom kombinerad generator har båda fälten - parallellfält och seriefält, gör deras kombination stor skillnad. När seriefältet hjälper parallellfältet, är deras effekt större och det sägs vara kommutativt kombinerat. Å andra sidan, om seriefältet motsätter sig parallellfältet, är deras effekt mindre och det kallas för differentiell kombinerad generator.